(57)【要約】【課題】スクリューの摩耗寿命が伸び、高価なスクリュー購入費用と交換費用を低減させることができ、年間稼働率が向上し、生産量当たりの設備費を低減することができる回転炉床炉における還元塊成化物の排出方法および排出装置を提供する。【解決手段】炉床を炉体内部に回転自在に配設し、該炉床に金属酸化物と還元剤を混合した塊成化物を投入し、加熱、還元して得られた還元塊成化物を、前記炉床に接触して配置したスクリューにより炉外へ排出する排出方法において、前記スクリューによる前記炉床の押し付け力を４０００Ｎ／ｍ以上２００００Ｎ／ｍ以下とすることを特徴とする回転炉床炉における還元塊成化物の排出方法および排出装置。【選択図】  図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
炉床を炉体内部に回転自在に配設し、該炉床に金属酸化物と還元剤を混合した塊成化物を投入し、加熱、還元して得られた還元塊成化物を、前記炉床に接触して配置したスクリューにより炉外へ排出する排出方法において、前記スクリューによる前記炉床の押し付け力を４０００Ｎ／ｍ以上２００００Ｎ／ｍ以下とすることを特徴とする回転炉床炉における還元塊成化物の排出方法。
【請求項２】
前記炉床上に形成した岩盤により、前記スクリューが押されて一定量上昇した後に、該岩盤を破砕・排出し炉床を均すことを特徴とする請求項１に記載の回転炉床炉における還元塊成化物の排出方法。
【請求項３】
炉床を炉体内部に回転自在に配設し、該炉床に金属酸化物と還元剤を混合した塊成化物を投入し、加熱、還元して得られた還元塊成化物を、前記炉床に接触して配置したスクリューにより炉外へ排出する排出装置であって、
前記スクリューを昇降させる昇降シリンダーを設け、該昇降シリンダーを昇降させる支点の反対側にカウンターウェイトまたはスプリングを設けることにより、前記昇降シリンダーの押上げ力を軽減することを特徴とする回転炉床炉における還元塊成化物の排出装置。
【請求項４】
前記スプリングを、前記支点の昇降シリンダー側に設けることを特徴とする請求項３に記載の回転炉床炉における還元塊成化物の排出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、炉内を回転する回転炉床の上で鉄鉱石や製鉄廃棄物などの酸化鉄と炭材などの還元剤とからなる酸化鉄塊成物を加熱・還元した還元鉄塊成物を炉外に排出する回転炉床炉における還元塊成化物の排出方法および排出装置に  関する。
【０００２】
【従来の技術】
移動炉床炉の中で炉床が水平面で回転する回転炉床炉は、例えば、特公昭４５−１９５６９号公報等で公知の技術である。
この回転炉床炉の排出装置にはスクリューが用いられるが、このスクリューは使用継続に伴い炉床との摩擦によりブレード（羽根）先端が摩耗するため、これを定期的に交換する必要がある。
特に、原料が粉化や溶融により炉床にガラス状となって固着し、強固な岩盤となった場合に、この岩盤とスクリューとが接触する際にはスクリューの全自重がかかる羽根先端に大きな摩擦力が働くこととなり、そこに摩耗が生じ、羽根自体の寿命を著しく縮めるという問題点があった。
また、この大きな摩擦力は炉床岩盤を押し下げ、圧密させることで岩盤成長速度を速めるという悪循環が生じていた。
【０００３】
これを回避するために、スクリュー羽根先端と炉床の間に隙間を設けることで直接羽根と炉床の間で摩耗が生じないようにする構造が特許第３０７５７２１号公報に開示されている。
しかしながら、この特許第３０７５７２１号公報に開示された方法ではスクリュー羽根先端と炉床の間の隙間を掻き残した原料が通過・堆積し、炉床のレベルが上昇するとともに、これが長時間熱せられることで、より岩盤化が増長するという問題があった。
また、特開２０００−１１１２６４号公報には、２基のコンベア用流体圧シリンダを同期的に正逆付勢することにより、スクリューコンベアを炉床の上面に対して昇降移動し、スクリュー部の外周端と炉床あるいは堆積層の上面との間隔を適正に保持する方法が開示されている。
【０００４】
また、特開２００１−１３３１６５号公報には、スクリューコンベアの軸受け取り付け架台に設けた圧力検出器の検出値に基づいてスクリューコンベアの昇降機構を動作させてコンベアの高さを調整する装置が開示されている。
しかし、これらの方法でもスクリュー羽根先端と炉床の間の隙間を掻き残した原料が通過・堆積し、炉床のレベルが上昇するとともに、これが長時間熱せられることで、より岩盤化が増長するという問題は解消されなかった。
このように、従来から、スクリューコンベアの昇降装置については種々の提案がなされているが、スクリューの摩耗寿命が短く、短期間で交換する必要があるため、年間稼働率が低く、生産量当たりの設備費が高いという問題点があった。
【０００５】
【特許文献１】特公昭４５−１９５６９号公報
【特許文献２】特許第３０７５７２１号公報
【特許文献３】特開２０００−１１１２６４号公報
【特許文献４】特開２００１−１３３１６５号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前述のような従来技術の問題点を解決し、スクリューの摩耗寿命が伸び、高価なスクリュー購入費用と交換費用を低減させることができ、年間稼働率が向上し、生産量当たりの設備費を低減することができる回転炉床炉における還元塊成化物の排出方法および排出装置を提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、従来の課題を解決するため鋭意検討の結果なされたものであり、スクリューによる炉床の押し付け力を適正範囲内とし、さらに、スクリューを昇降させる昇降シリンダーを昇降させる支点の反対側にカウンターウェイトまたはスプリングを設けることにより記昇降シリンダーの押上げ力を軽減することによって、スクリューの摩耗寿命が伸び、高価なスクリュー購入費用と交換費用を低減させることができ、年間稼働率が向上し、生産量当たりの設備費を低減することができる回転炉床炉における還元塊成化物の排出方法および排出装置を提供するものであり、その要旨は、特許請求の範囲に記載した下記内容である。
【０００８】
（１）炉床を炉体内部に回転自在に配設し、該炉床に金属酸化物と還元剤を混合した塊成化物を投入し、加熱、還元して得られた還元塊成化物を、前記炉床に接触して配置したスクリューにより炉外へ排出する排出方法において、前記スクリューによる前記炉床の押し付け力を４０００Ｎ／ｍ以上２００００Ｎ／ｍ以下とすることを特徴とする回転炉床炉における還元塊成化物の排出方法。
（２）前記炉床上に形成した岩盤により、前記スクリューが押されて一定量上昇した後に、該岩盤を破砕・排出し炉床を均すことを特徴とする（１）に記載の回転炉床炉における還元塊成化物の排出方法。
（３）炉床を炉体内部に回転自在に配設し、該炉床に金属酸化物と還元剤を混合した塊成化物を投入し、加熱、還元して得られた還元塊成化物を、前記炉床に接触して配置したスクリューにより炉外へ排出する排出装置であって、
前記スクリューを昇降させる昇降シリンダーを設け、該昇降シリンダーを昇降させる支点の反対側にカウンターウェイトまたはスプリングを設けることにより、前記昇降シリンダーの押上げ力を軽減することを特徴とする回転炉床炉における還元塊成化物の排出装置。
（４）前記スプリングを、前記支点の昇降シリンダー側に設けることを特徴とする（３）に記載の回転炉床炉における還元塊成化物の排出装置。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を、実施例を用いて、図１乃至図８により詳細に説明する。
＜第１の実施形態＞
図１乃至図５は、本発明の回転炉床炉における還元塊成化物の排出方法の第１の実施形態を例示する図である。
図１乃至図５において、１はスクリュー、２は軸受け、３はアーム、４は支点、５は昇降シリンダ、６はブラケット、７はベースフレーム、８はストッパ、９は支柱、１０は炉床、１１は台車、１２は排出シュート、１３は炉体、１４は空圧配管、１５はスピコン、１６はフィルタ、１７はルブリケータ、１８は減圧弁、１９はリリーフ弁、２０、２１は電磁弁、２２は圧力計を示す。
【００１０】
図１は、本発明の回転炉床炉における還元塊成化物の排出装置の側面図である。
図１において、スクリュー１は軸受け２に軸支されており、スクリュー１の羽根先端が炉床１０に接ながら回転することによって、炉床１０の上に投入された還元塊成化物を炉外にかき出すことができる構造になっている。
また、軸受け２はアーム３に取り付けられており、昇降シリンダ５を昇降させることによって、支点４を中心にアーム３が回転することによって、スクリュー１を昇降させることができる。
【００１１】
本発明は、炉床１０を炉体１３内部に回転自在に配設し、該炉床１０に金属酸化物と還元剤を混合した塊成化物を投入し、加熱、還元して得られた還元塊成化物を、前記炉床１０に接触して配置したスクリュー１により炉外へ排出する排出方法において、前記スクリュー１による前記炉床１０の押し付け力を４０００Ｎ／ｍ以上２００００Ｎ／ｍ以下とすることを特徴とする。
スクリュー１に昇降シリンダ５からなる押上げ機構を設けてスクリュー１を押し上げることによって、スクリュー１の見かけの自重を軽減し、炉床１０への押しつけ力を一定範囲内とすることによって、スクリュー１の羽根の磨耗を低減することができる。
すなわち、スクリュー１による炉床１０への押しつけ力を一定範囲内とすることによって、炉床１０とスクリュー１の羽根先端の摩擦力が低減し、岩盤を圧密させないとともにスクリュー１の羽根の摩耗速度を低下させることができる。
さらに、炉床１０上に原料が粉化や溶融により炉床に固着し強固な岩盤となった場合でも、炉床１０が設定値以上の力で羽根を押し上げると、軽くなったスクリュー本体が持ち上げられるだけで、羽根と岩盤の間には一定の摩擦力以上の力は発生しない。
また、岩盤が通り過ぎるとスクリュー１は元の状態に戻ることで炉床１０と羽根の間には隙間は発生せず、岩盤は成長することがない。
なお、前記スクリュー１による前記炉床１０の押し付け力を４０００Ｎ／ｍ以上２００００Ｎ／ｍ以下とする理由は、実施例を用いて後述する。
また、形成される岩盤の厚みを、持ち上げられたスクリューの移動量で検知する装置を付設することが好ましい。
【００１２】
このように、本発明によれば、スクリュー１の羽根先端と炉床１０の間の摩擦力を著しく小さくすることができるうえ、スクリュー１の羽根先端と炉床１０の間には隙間ができず確実に接触させることができるので、炉床１０の上に投入された還元塊成化物を確実に炉外にかき出すことができる。
また、形成した岩盤により、スクリュー１が押されて一定量上昇した後に、岩盤を破砕・排出し炉床を均すことが好ましい。
強固な岩盤が形成し、その硬さがスクリュー押しつけ力を上回った場合には、岩盤が成長するに伴い、スクリューは、岩盤に持ち上げられ、その押しつけ圧を保ったままレベルが上がることになる。このレベル上昇が一定の高さになった時点でスクリュー押上げ力を軽減すると、それまでよりも大きい力でスクリュー羽根が岩盤を押し下げ、これを破砕することができ、この方法で形成した岩盤を排出した後、再度スクリュー押上げ機構を作動し操業を続けることができる。
なお、岩盤は硬度が高いが脆いため、一度に大きい力をかけると容易に破砕することができる。
また、この岩盤破砕・排出作業は操業を一旦停止しても、操業を続けてながらしてもよい。
【００１３】
図２は、図１の回転炉床炉における還元塊成化物の排出装置の平面図である。
図２において、スクリュー１の両端は、左右それぞれ設けられた軸受け２およびアーム３により支えられているので、左右の昇降シリンダ５の動作を同期させることによって、スクリュー１の水平を保ちつつ昇降させることができる。
図３は、図１の回転炉床炉における還元塊成化物の排出装置の排出部の詳細図である。
図３において、スクリュー１によってかき出された還元塊成化物は、排出シュート１２を介して炉外に排出される。
なお、炉床１０の下部には、台車１１が設けられており、炉床１０を回転しながら金属酸化物と還元剤を混合した塊成化物を加熱、還元することができる。
【００１４】
図４は、本発明の回転炉床炉における還元塊成化物の排出装置のスクリューを押し上げた状態を示す図である。
この構造は、昇降シリンダ５によって、アーム３にスクリューが持ち上がる力より少ない押し上げ力を加えて押し上げることによって、スクリュー１の見かけの自重を軽減し、炉床１０への押しつけ力を一定範囲内とすることによって、スクリュー１の羽根の磨耗を低減することができる。
この押上げ機構は、スクリュー退避用昇降機構と併用しても、新規に追加してもよい。
【００１５】
図５は、本発明に用いるスクリュー昇降機構の駆動用配管系統を示す図である。
本発明においては、スクリュー昇降機構の駆動装置は問わないが、駆動原の入手の容易性と操作性、コスト面から空圧シリンダを用いることが好ましい。
図５において、左右の昇降シリンダ５には、それぞれ空圧配管１４が取り付けられており、この空圧配管１４には、スピコン（スピードコントローラ）１５、フィルタ１６、ルブリケータ１７、減圧弁１８、リリーフ弁１９、電磁弁２０、２１、圧力計２２が設けられており、スクリュー１の昇降機構を駆動させる昇降シリンダ５に、操業中に常時一定の空圧をかけておくことによって、スクリュー１ーに対して上向きの力をかけ、その自重の一部を負担させることができる。
【００１６】
また、シリンダにかける空圧を一定に保つことで、圧力検知・フィードバック等の制御をする必要がない。
さらに、圧縮性流体である空気がスクリュー１の自重の一部を常に担っていることで、速い周期でランダムに変動する炉床からの細かい押し上げ圧を吸収することができる。
【００１７】
＜第２の実施形態＞
図６は、本発明の回転炉床炉における還元塊成化物の排出方法および排出装置の第２の実施形態を例示する図である。
図６において、１はスクリュー、２は軸受け、３はアーム、４は支点、５は昇降シリンダ、７はベースフレーム、８はストッパを示す。
本実施形態においては、昇降シリンダー５を昇降させる支点の反対側にカウンターウェイトまたはスプリングを設けることにより、昇降シリンダー５に押上げ力をかけることなく、スクリュー１が炉床を押し付ける力を軽減することができる。
また、カウンターウェイトまたはスプリングにより、一定の押上力をかけることで、圧力検知・フィードバック等の制御をする必要がない。
なお、図６はカウンターウェイトを用いた場合を示しているが、スプリングを用いる場合には、ベースフレーム７とアーム３との間に張力が働くようにスプリングを設けることにより、昇降シリンダー５の押上げ力を軽減することができる。
また、図７に示すように、スプリング２３を、前記支点の昇降シリンダー５側に設け、昇降シリンダー５が押し上げる方向に付勢力を働かせることにより、昇降シリンダー５の押上げ力を軽減することができる。
さらに、本実施形態において、スクリュー１による炉床の押し付け力を、前述の第１の実施形態のように、４０００Ｎ／ｍ以上２００００Ｎ／ｍ以下とすることにより炉床とスクリュー１の羽根先端の摩擦力が低減し、岩盤を圧密させないとともにスクリュー１の羽根の摩耗速度を低下させることができる。
【００１８】
【実施例】
本発明の実施例について図７および図８を用いて説明する。
図８は、本発明の回転炉床炉における還元塊成化物の排出装置の稼動時間（Ｈｒ）とスクリュー駆動電流値を指標で表した値  （％）との関係を示す図である。
図８において、稼動開始後５０Ｈｒは、単位長さ当たりのスクリュー押し付け力Ｗ／Ｌを２４０００Ｎ／ｍとしたところ、岩盤が形成し始めるとスクリュー駆動電流が上昇し始め、岩盤の成長に伴いスクリュー駆動電流値は上昇を続けた。ここで、Ｗはスクリューが炉床を押し付ける力（Ｎ）、Ｌはスクリューの羽根が炉床と接触する点をつなぐ直線距離（ｍ）を示す。
上記のスクリュー駆動電流値の上昇速度は岩盤形成速度を示しており、このスクリュー駆動電流値は岩盤を除去しない限り低下しない。
次に、単位長さ当たりのスクリュー押し付け力Ｗ／Ｌを１８００Ｎ／ｍに低減すると図８の荷重切り替え時のふたつの線の段差に示すように、スクリュー駆動電流値が低下し、スクリューの羽根の摩耗量が減少することが確認できた。
また、スクリュー駆動電流値の時間当たりの上昇速度が低下する（線の傾きが減る）ことは、岩盤の圧密化が弱くなり、岩盤成長速度が減少したことを意味することが確認できた。
【００１９】
図９は、スクリュー押し付け力Ｗ／Ｌとスクリュー電流値上昇速度（Ａ／Ｈｒ）との関係を示す図である。
図９に示すように、スクリュー押し付け力Ｗ／Ｌが４０００Ｎ／ｍ未満（図９の表の例では３０００Ｎ／ｍ）では、押し付け力が小さ過ぎるためスクリューが炉床の凹凸を削ることができず振動（がたつき）が発生し、スクリュー振動は「あり」であり、Ｗ／Ｌが４０００Ｎ／ｍ以上ではスクリュー振動が「なし」であった。
一方、スクリュー押し付け力Ｗ／Ｌが２００００Ｎ／ｍを超えると、図９に示すように、スクリュー電流値上昇速度（Ａ／Ｈｒ）が著しく高くなることから、岩盤の成長速度が大きくなり過ぎることがわかる。
従って、単位長さ当たりのスクリュー押しつけ力Ｗ／Ｌの適正範囲は４０００Ｎ／ｍ以上、２００００Ｎ／ｍ以下であることが確認された。
さらに、前記炉床上に形成した岩盤により、前記スクリューが押されて一定量上昇した後に、該岩盤を破砕・排出し炉床を均すことによって、スクリュー押上げ力を軽減することができ、それまでよりも大きい力でスクリュー羽根が岩盤を押し下げると、これを破砕することができ、この方法で形成した岩盤を排出した後、再度スクリュー押上げ機構を作動し操業を続けることも確認できた。
【００２０】
【発明の効果】
本発明により、スクリューによる炉床の押し付け力を適正範囲内とし、さらに、スクリューを昇降させる昇降シリンダーを昇降させる支点の反対側にカウンターウェイトまたはスプリングを設けることにより昇降シリンダーの押上げ力を軽減することによって、スクリューの摩耗寿命が伸び、高価なスクリュー購入費用と交換費用を低減させることができ、年間稼働率が向上し、生産量当たりの設備費を低減することができるうえ、岩盤成長速度を低く抑えられるため、岩盤除去しつつ操業する場合でも年間稼働率が向上し、生産量当たりの設備費が小さくすることができる回転炉床炉における還元塊成化物の排出方法および排出装置を提供することができ、産業上有用な著しい効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の回転炉床炉における還元塊成化物の排出装置の側面図である。
【図２】図１の回転炉床炉における還元塊成化物の排出装置の平面図である。
【図３】図１の回転炉床炉における還元塊成化物の排出装置の排出部の詳細図である。
【図４】本発明の回転炉床炉における還元塊成化物の排出装置のスクリューを押し上げた状態を示す図である。
【図５】本発明に用いるスクリュー昇降機構の駆動用配管系統を示す図である。
【図６】本発明の回転炉床炉における還元塊成化物の排出方法および排出装置の第２の実施形態を例示する図である。
【図７】本発明の回転炉床炉における還元塊成化物の排出方法および排出装置の第２の実施形態の変形例を示す図である。
【図８】本発明の回転炉床炉における還元塊成化物の排出装置の稼動時間（Ｈｒ）とスクリュー駆動電流値  （％）との関係を示す図である。
【図９】スクリュー押し付け力Ｗ／Ｌとスクリュー電流値上昇速度（Ａ／Ｈｒ）との関係を示す図である。
【符号の説明】
１・・・スクリュー、２・・・軸受け、３・・・アーム、４・・・支点、
５・・・昇降シリンダ、６・・・ブラケット、７・・・ベースフレーム、
８・・・ストッパ、９・・・支柱、１０・・・炉床、１１・・・台車、
１２・・・排出シュート、１３・・・炉体、１４・・・空圧配管、
１５・・・スピコン（スピードコントローラ）、１６・・・フィルタ、
１７・・・ルブリケータ、１８・・・減圧弁、１９・・・リリーフ弁、
２０，２１・・・電磁弁、２２・・・圧力計、２３・・・スプリング
【図１】
2005061651.tif 000003
【図２】
2005061651.tif 000004
【図３】
2005061651.tif 000005
【図４】
2005061651.tif 000006
【図５】
2005061651.tif 000007
【図６】
2005061651.tif 000008
【図７】
2005061651.tif 000009
【図８】
2005061651.tif 000010
【図９】
2005061651.tif 000011